文档介绍：深海压力自滤型反渗透技术
seawater reverse osmosis
key words:
前言
反渗透海水淡化技术因其节省能源的特性,是海水淡化技术的主要发展方向。
但是反渗透海水淡化技术需要对海水施加高于渗透压的压力才能实现膜透淡化,需通过复杂的能量回收机构再次利用,增加系统可靠性隐患。
深海压力自滤技术不但降低了对海水泵的需求,而且该技术无需处理高压浓海水中的废弃压力能,无需能量回收机构,结构简单、能效比高,连续作业性好,具有广阔的军民两用应用前景。
主要问题
1、海水淡化装置渗透膜表面的浓差极化是降低产水量、增加反渗透压的重要因素。因此如何在滤水舱外层设计错流装置去除浓差极化是一个拟解决的关键问题。
2、当水深欠压的时候,需通过分段加压,二级过滤的方式,实现反渗透海水淡化的全压物理过程。在这一方面,需要设计一种水深压力补偿的加压阀(溢流阀),根据水深压力的欠奉程度,由补压泵提供第二级压力,提供完整的反渗透驱动能
反渗透原理
水流方向
渗透过程
浓水
淡水
半透膜
水流方向
反渗透过程
压力
半透膜
全量过滤与错流过滤
全量过滤
错流过滤
膜
复合膜缺乏耐反冲洗能力,在错流过滤方式下,截留物对膜的污染现象,错流径流对膜的冲洗现象同时发生,具有自清洗功能,减缓膜污染的速度,所以反渗透复合膜的系统工艺只能采用错流运行形式。
渗透压
反渗透膜的通量
恰好能够阻止水分子通过半透膜从浓度较低的溶液移向浓度较高的溶液的在较高浓度溶液的液面上施加的额外压强称为渗透压。渗透压与溶液中不能通过半透膜的微粒数目和环境温度有关。
忽略浓差极化现象
反渗透
反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,即反渗透法,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
半透膜
是一种只给某种分子或离子扩散进出的薄膜,对不同粒子的通过具有选择性的薄膜。用高分子材料经过特殊工艺制成的半透膜,它只允许水分子透过,而不允许溶质通过。
浓差极化现象
由于半透膜对溶质的截留作用,错流运行方式下的膜表面溶质浓度会相应提高从而形成浓差极化现象。
给水盐流
渗透盐流
扩散盐流
给水径流
0
L
其中L为极化区宽度D为扩散系数
Q为体流率
浓差极化度:
x
考虑浓差极化的影响:
浓差极化现象将提高给/浓水侧盐的浓度,增加给/浓水侧的渗透压,即增加产水阻力,降低了产水流量,由于无机盐的透过量正比于膜两侧的盐浓度之差,浓差极化现象还提高了无机盐的透过量,降低了膜过程的产水水质。
增加给水错流速率将使雷诺数增大,形成有效的湍流,减小极化区宽度,浓差极化度减小,减弱了浓差极化现象的影响。
问题一
解决方案
滤水舱外层错流装置的设计?